Merkezi işlemci birimleri (Central Processing Unit–CPU), aritmetik ve mantıksal operasyonları gerçekleştiren bir elektronik devreler bütünüdür. İlk işlemciler büyük ve yüksek maliyetli işlemcilerdi ve işlem yapma kapasiteleri düşüktü. Geçmişten günümüze yaşanan teknolojik gelişmeler ile işlemcilerin boyutları küçülmüş, maliyetleri azalmış ve hızları da artmıştır. Günümüz işlemcilerinin ilk işlemcilere göre binlerce kez daha hızlı olduğu söylenebilir. Hatta günümüz mobil cihaz işlemcileri dahi, yalnızca 10 yıl önceki kişisel bilgisayarların işlemcilerinden birkaç kat daha hızlıdır. İşlemcilerin hızlarının artması, birim zamanda yapabildiği iş miktarının, dolayısıyla da hesaplama performanslarının artması anlamına gelmektedir.
İşlemcilerin içindeki elektronik devreler, bir tür saat vuruşu mekanizması ile hareket ederler. Saat vuruşu, dijital bir elektrik sinyalinin 1’den 0’a inişi ya da 0’dan 1’e çıkışı ile tanımlanır. Bir saniye içerisinde bu saat vuruşlarından kaç tane olduğu, o işlemcinin frekansını belirler. Her saat vuruşu yeni bir komut çalıştırılması anlamına geldiğinden, bir işlemcinin frekansı ne kadar yüksekse, birim zamanda çalıştırabildiği komut sayısı da o kadar yüksektir denebilir. Örneğin, 3 GHz frekansa sahip bir işlemci saniyede 3×109 saat vuruşuna sahiptir. Bir komutun işletilmesi birden fazla saat vuruşunda tamamlanabilir. Ancak frekans değeri işlemcinin hızı hakkında fikir vermektedir. Ayrıca günümüzde işlemciler çok çekirdekli olarak üretilmektedir. Çok çekirdekli bilgisayarlar, tek çekirdekli olanlara göre çok daha hızlı çalışmaktadırlar. Daha önce bahsedildiği üzere çok çekirdekli işlemcilere sahip bilgisayarlarda paralel hesaplama teknikleri kullanılarak, iş yükü birden fazla işlemcinin üzerine paylaştırılabilir ve çözüm daha kısa sürede elde edilebilir.
